[发明专利]一种金属结构优化设计方法

说明书

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种金属结构优化设计方法，包括定义设计变量；定义响应约束；定义目标函数；输出优化求解文件；提交优化求解器计算；判断是否满足约束条件；如是，则提取优化结果，优化完成；如否，则调整设计变量及响应约束，重新开始步骤一的操作。本发明可以对二维单元蒙皮厚度、框、梁及长桁等一维单元的截面尺寸等进行尺寸优化，考虑位移、应力、应变、稳定性、截面刚度、面积比、工艺约束等设计要求，自动生成求解文件，提交OptiStruct或Nastran求解器进行优化计算，并对优化结果进行快速后处理。本发明实施例提高了金属结构优化前处理效率，缩短了研发周期。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种金属结构优化设计方法。

背景技术

产品研制中，为了满足重量、强度、刚度要求，降低研制风险，优化设计广泛用于其结构设计阶段。优化设计中，设计变量的定义，约束方程的创建是整个优化过程中最关键的过程。

金属壁板结构广泛用于航空航天结构，由于其结构特点，强度、刚度、稳定性约束众多。前处理耗时费力，而且很难保证准确性，影响优化分析效率。

当前金属结构优化设计方法中仍存在以下问题：优化对象只适用于薄壁板或加劲板结构，同时可考虑的响应约束还不够多，一定程度上会影响优化方法的效率。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高效、快速的金属结构优化设计方法。

本发明实施例提供的一种金属结构优化设计方法，该方法包括：

1)定义设计变量；

2)定义响应约束；

3)定义目标函数；

4)输出优化求解文件，所述优化的求解文件中包含优化数学模型；

5)提交优化求解器计算求解上述数学模型；

6)优化求解完成后，判断优化定义的约束不等式方程均是否成立；

7)如是，则提取优化结果，优化完成；如否，则调整设计变量及响应约束，重新开始步骤一的操作。

进一步地，上述方法中，所述设计变量有两种类型，一维单元设计变量和二维单元设计变量。

进一步地，上述方法中，所述一维单元设计变量包含不同的截面类型，截面类型包括但不限于：工字型截面、T字型截面、L字型截面和J字型截面。

进一步地，上述方法中，所述设计变量定义流程包括：

第一步，定义一维单元截面尺寸设计变量和定义二维单元截面尺寸设计变量；

第二步，定义一维单元截面尺寸设计变量后，还包括：

1)选择截面类型；

2)获取截面尺寸参数；

3)定义参数设计变量尺寸；

4)选择结构单元；

5)进行结构单元循环，创建设计变量文件；

6)创建截面面积响应；

7)将截面面积响应与结构单元属性相关联；

8)输出设计变量文件；

9)完成设计变量的定义；

第三步，定义二维单元截面尺寸设计变量后，还包括：

1)定义厚度设计变量尺寸；

2)选择结构单元；

3)进行结构单元循环；